【発明の詳細な説明】
音響強度較正装置
発明の背景
本発明は、壁や自動車のドアのような様々な媒体を通過した音を検出・測定す
るための装置に係り、特に、改善された音響強度較正装置に関する。
様々な媒体を通過した音を検出・測定するためにマイクロフォンを使用するこ
とは、多くの分野で知られている。音の検出及び測定技術は、例えば、音が部屋
の間を通過するような建物の割れ目を検出したり、主要なハイウェイから住宅地
域を保護するために設計された音バリアを通って漏れ出すノイズ量を検出する応
用などのために使用できる。
通常では、音を監視する装置は、ユーザが音強度及び音源位置を決定するのを
援助するための2又は2以上のマイクロフォンを有する。これにより、ユーザは
、音漏れの位置を探し当てたり、必要とあらば調整的な測定を行うことができる
。
音監視装置による音の監視を正確に行うためには、正確な測定を保証するべく
定期的にマイクロフォンを調整しなければならない。過去においては、この較正
作業は、一般に試験室で行われていた。調整の対象となるマイクロフォンは、図
1Aに示すように、サウンドキャビティ(sound cavity)内に配置され、それか
ら、マイクロフォンを較正するための調整がなされる。この装置10は、開口さ
れた第1端部1Bと、これと対向する第2端部30に設けられた一対のマイクロ
フォン用孔22及び26とを備えた細長いチューブ14から構成される。このチ
ューブの直径は、典型的には、約1.5インチ程度である。以降の強度テストを
実行するために、スピーカー32がチューブ14の中に音を出力し、まず、第1
のマイクロフォン34がテストされ、引き続いて第2のマイクロフォン38がテ
ストされる。それから、2つのマイクロフォンの位置が交換され、同様のテスト
が繰り返される。2つのテスト結果の平均値は、位相差の考えを提供する。しか
しながら、当該技術分野における熟練者によって正しく認識されるように、この
装置10における横波の減衰は、しばしば位相差としてみられ、これによりテス
トの信頼性が損なわれる。
さらに、この較正方法は、これらのマイクロフォンによって得られた測定結果
の信頼性を抑制する他の重要な欠点を有していた。音監視装置は、試験室内で用
いられることはめったになく、むしろ、それらは、一般的には、様々な環境や場
所で用いられる。温度、湿度及び他の環境因子がマイクロフォンに重大な影響を
もたらすので、試験室では適切に較正されたはずの一対のマイクロフォンが、例
えば船上などのように、寒く湿度の高い環境に対しては正確に較正されなくなる
おそれがある。最後に行った較正から経過した時間の長さも重大な要素である。
最後の較正からの期間が長くなればなるほど、信頼性はますます減じていく。
これらの問題を解決するための試みにおいて、現場でのテストを可能にするた
めに装置50が開発された。装置50の簡単な表示が図1Bに示されている。装
置50は、一対の音チャンバー54及び58を有しており、それらの間に音抵抗
62を備えている。スピーカー66がチャンバーの一つに設置されており、マイ
クロフォン70及び74が各々のチャンバーに配置されている。このような装置
によって、位相差は、より正確に決定され得る。
残念ながら、装置が機能する音周波数は、装置の幾何学的構造により制限され
るので、この装置は、通常、約1kHz付近の音でしか機能しない。多くの国々
により採用された新しい規格は、いまやテスト用の装置が63Hzから6.3k
Hzまでの間で較正されなければならないことを要求している(ISO 104
5)。現行の利用可能な装置では、そのような周波数範囲にわたりマイクロフォ
ンをテストする能力がないので、静電気アクチュエータを用いたテストを行うこ
とが常識となっている。このテストでは、高電圧A/C信号(換言すれば800
V)が音波信号を模擬するために用いられる。
上記事実に照らすと、元々のマイクロフォン音波較正を可能にする装置や方法
の必要性が存在する。そのようなシステムでは、マイクロフォンを実際に使用す
る間に様々に変化する環境条件下での較正を可能にし、マイクロフォンが較正さ
れたときと、それらが使用されているときとの間の重大なタイムラグを回避でき
るだろう。そのようなシステムは、ISO1043により要求され、世界基準に
係わる全範囲にわたるテストをも可能にするだろう。
本発明の要約
本発明の目的は、元々のマイクロフォン較正を可能にする音響強度較正装置を
提供することである。
本発明の他の目的は、様々に異なる環境条件下で、マイクロフォンを較正する
ための方法を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、各々のマイクロフォンを、組み合わせた状態で、
独立にテストすることが可能な音響強度較正装置を提供することである。
本発明のもう一つの目的は、2又は2以上のマイクロフォンが適切に較正され
たことを保証するために、2又は2以上のマイクロフォンをテストすることがで
きる音響強度較正装置を提供することである。
本発明のなおもう一つの目的は、63Hzから6.3kHzを超過する周波数
範囲にわたってマイクロフォンをテストすることが可能な音響強度較正装置を提
供することである。
本発明のさらにもう一つの目的は、強度単位でマイクロフォンを直接テストす
ることが可能な音響強度較正装置を提供することである。
本発明のさらなるもう一つの目的は、強度較正の基本的な精度を改善すること
である。
本発明のなおもう一つの目的は、強度較正を実行するための手続きを簡単化す
ることである。
本発明の上記及び他の目的は、明確に図示された音響強度較正装置の実施形態
において充分に理解され、該実施形態に係る装置は、その中に形成された一対の
誘導チャネルと、テストされるマイクロフォンを保持するため各々の誘導チャネ
ルに沿って形成された収容部と、を有する音波誘導体を備えている。各々の誘導
チャネルは、既知のテスト音が音波誘導器の中の定常波パターンを発展させるこ
とができるように設計されている。それから、テストされるマイクロフォンが、
周囲の厳密な条件下で較正されるようにしてもよい。
本発明の他の態様によれば、きわめて安定した基準マイクロフォンが各々の誘
導チャネルに沿って配置されている。基準マイクロフォンは、テストされている
マイクロフォンが精度の高い示度を提供しかつ適切に較正されること、及び周波
数を様々に変えたときの強度及び位相差を向上させるために使用されるスピーカ
ーや他の音波発信機が適切に操作されることを保証するためのバックアップシス
テムを提供する。
本発明の別の態様によれば、1又は複数のスピーカーなどのような音波発信機
が、音波誘導器の中の定常波パターンを発展させるために、較正装置の中に配置
されている。勿論、音波発信機は、スピーカー以外の他型の送信機であってもよ
い。例えば、送信機は、空気モジュレーターを使用することができ、また静電気
、圧電、機械、電磁気、若しくは要求される波を生成することができる他の原理
を利用することができる。
本発明のさらにもう一つの態様によれば、各々の音波送信機は、制御装置に接
続されており、音波発信機の出力を連続的に監視することができるように、基準
マイクロフォンと閉じたループを形成している。
図面の簡単な説明
本発明における上記と他の目的、特徴及び利点は、添付した以下の図面に対応
して表された以下の詳細な説明を考察することにより明らかになるであろう。
図1Aは、先行技術に係る較正装置の断面図である。
図1Bは、先行技術に係るもう一つの較正装置の断面図である。
図2は、本発明の原理に従って製作された音響強度較正装置の底部断面図であ
る。
図3は、音波誘導チャネルの一つを通って断面を取られた音響強度較正装置の
横断面図である。
図4Aは、平面Bに沿って断面を取られた、図2の音響強度較正装置の断面図
である。
図4Bは、平面Cに沿って断面を取られた、図2の音響強度較正装置の断面図
である。
図5は、本発明の原理に従って製作された音響強度較正装置の斜視図である。
図6は、本発明において使用可能な回路の概念図である。
詳細な説明
図面を参照して本発明を説明する。これらの図面では、本発明の様々な構成要
素が指示された数字により与えられており、かつ当該技術分野における熟練者が
本発明を製作し、実施することが可能であるように本発明が議論されている。図
2を参照すると、数字110で指示された音響強度較正装置の断面図が示されて
いる。較正装置110は、通常の場合、閉じられた第1端部118と閉じられた
第2端部122とを有する中空のハウジング114を備えている。ハウジング1
14は、典型的な例では、鉄などの金属からできているが、他の材料から作るこ
とも可能である。しきり壁126が、ハウジングの長手方向の軸線A−Aに沿っ
てハウジングを分割するようにハウジング114内を延設されている。これによ
り、しきり壁126は、2つの音波誘導チャネル130、134を個々に形成し
ている。2つの音波誘導チャネルの各々は、ハウジング114の長手方向にわた
って延びており、少なくとも6.3kHzまで、マイクロフォンの正確な較正を
可能としている。
各々の音波誘導チャネル130及び134においてハウジング114の第2端
部122の近傍に配置されているのは、一対のマイクロフォンである。図2では
、音波誘導チャネル130は、ハウジング114の側面側壁146の収容部14
2に収まっているテストマイクロフォン138を有している。テストマイクロフ
ォン138に隣接して、基準マイクロフォン150があり、この基準マイクロフ
ォンは、チャネル130を取り囲んでいる頂部側壁154に配置されている。
隣接する音波誘導チャネル134においても、もう一つのテストマイクロフォ
ン160が、ハウジング114の側部側壁168の収容部164に収められてい
る。テストマイクロフォン160に隣接して、基準マイクロフォン172があり
、この基準マイクロフォンは、チャネル134を画定している頂部側壁176に
配置されている。
テストマイクロフォン138及び160は、発明の背景のセクションで論じた
ように、測定装置上で使用されるマイクロフォンである。本発明に先行して、テ
ストマイクロフォン138及び160が、前述した方法の一つにより較正されて
きており、よって、それらの信頼性は、必然的に、それらの較正方法の精度によ
り制限される。しかしながら、図2に示された音響強度較正装置110を使用す
ることによって、テストマイクロフォン138及び160は、それらが監視装置
によって使用されるときにさらされるのと同じ環境条件下のフィールドで較正さ
れることが可能となり、また静電気的なテストに頼ることなく、63Hzと6.
3kHzとの間で較正されることが可能となる。
実際には、テストマイクロフォン138及び160は、ハウジングの側壁14
6及び168に設けられた各々の収容部142及び164の中へ挿入される。1
又はそれ以上の音波発信機、例えばスピーカー180及び184が、各々の音波
誘導チャネル130及び134における定常波パターンを発展させるように第1
端部に隣接する位置に各々配置されている。
図2では、2つのスピーカーが示されているが、しきり壁126の一部分を取
り外し、一つの音波発信機が音波誘導チャネル130及び134の各々において
定常波を生成することができるように該音波発信機を配置することによって、た
だ一つの音波発信機を使用することも可能である。勿論、2以上の音波誘導チャ
ネルを、このような配置構造において使用することも可能である。
他の型の音波発信機も使用可能である。例えば、空気モジュレータをスピーカ
ー180及び194の位置で使用することができる。利用可能であり、かつこの
明細書の記述からいわゆる当業者にとって明らかな他の音波発信機は、静電気的
、電磁気的、圧電的及び機械的な原理に基づいて操作される音波発信機を含んで
いる。
スピーカー180及び184(或いは、他の音波発信機)は、音を生成し、こ
の音は音波誘導チャネル130及び134を伝搬し、マイクロフォン138、1
50、160及び172に近接して定常波パターンを発展させる。スピーカー1
80及び184は、任意強度の音場を生成するように調整可能であり、また、マ
イクロフォン138、150、160及び172により受信される音の位相差を
変更することも可能である。テストマイクロフォン138及び160がテストさ
れているとき、基準マイクロフォン150及び172は、スピーカー180及び
184が要求された通りに動作すること、すなわちスピーカーが、ユーザにより
選択された音強度、周波数などの項目について、予め定められた音強度、周波数
を有する音を実際に出力するか否かを、ユーザに保証するために使用される。も
しスピーカー180及び184、或いは他の任意の音波発信機が、そのような方
法でモニターされない場合、不調は、実際にエラーを増加させる較正に帰着する
ことになるだろう。その上、本発明では、スピーカー180及び184をディジ
タル方式で制御し、スピーカーの出力を基準マイクロフォン150及び172を
用いて確かにすることによって、テストマイクロフォン138及び160の各々
を、個別に連携してテストすることができる。
ここで、図3を参照すると、ハウジング114の長手方向の軸線に沿って音波
誘導チャネル130を通って取られた側部断面図が示されている。第1端部11
8に隣接したところから、音波誘導チャネル130は、より大きな断面積を有す
る部分であることを示す、より大きな部分190と、より小さな断面積を有する
部分であることを示す、より小さな部分194と、を有している。各々の部分の
断面は図4A及び図4Bに示されている。典型的には、音波誘導チャネル130
の幅は、その全体の長さに対して同じ長さとされている。従って、好適な実施例
では、第1端部118に隣接した、より大きな部分190に沿った音波誘導チャ
ネル130は、例えば、幅0.375インチ(inch)、高さ1.1インチ(inch)で
、0.413平方インチの断面領域を与えるものとなる。それから、チャネル1
30は、より小さな部分194を通って0.375インチ(inch)平方の正方形断
面を有するように傾斜が付けられており、0.141平方インチの断面領域を与
えている。本実施例では、音波誘導チャネル130のより小さい部分194は、
通常、約6.75インチの長さとなり、これに対し、音波誘導チャネル130の
より大きい部分190は、約2インチか或いは、これよりも小さい長さとなる。
音波誘導チャネル130のより小さい細長い部分194は、比較的高い周波数
(少なくとも6.3Hzまで)で、スピーカー180に隣接するチャネル内の定
常波を発展させることを可能にする。これにより、テストマイクロフォン138
及び160(図2)を、電気的な代替物を使用することなく、そのような高周波
数でテストすることができる。較正装置110は、ISO 1043規格の反対
側の極端である、63Hzでもテストすることができる。明らかに、横断面領域
は、テストされ得る周波数を変化させるように変更可能である。しかしながら、
より大きい部分190の横断面領域は、0.3から1.0インチまでの範囲にあ
り、より小さい部分194の横断面領域は、0.2インチより小さくなることが
予想される。
上述したサイジング(sizing)に加えて、接合された側壁の間の凹状接合部の各
々は、干渉を最小化する半径を有している。例えば、第2端部122に隣接した
コーナー200は、約0.047インチの半径を有しており、また第1端部11
8のコーナー204は、約0.125インチの半径を有している。
ここで、図4A及び図4Bを参照すると、それぞれ平面B−B及び平面C−C
(図2−図3)のところで、音波誘導チャネル130及び134を通って断面を
取られた横断面図が示されている。特に、図4Aを参照すると、基準マイクロフ
ォン150及び172が、前述したように頂部側壁に取り付けられている。音波
誘導チャネル130及び134の各々の収容部142及び164へ、図示しない
テストマイクロフォンが挿入されるのは、側部側壁が提供されていない、この位
置においてである。
ここで、図4Bを参照すると、平面C−Cに沿って断面を取られた断面図が示
されている。図4Bは、より大きい部分190とより小さい部分194との間の
遷移部分を示しており、そこでは、音波誘導チャネル130及び134の各々の
断面領域が減少する。
ここで、図5を参照すると、較正装置110の斜視図が示されている。基準マ
イクロフォン150及び172が、ハウジング114の頂部から延設されており
、テストマイクロフォン(図示しない)がハウジングの側部の収容部に収められ
ている。
複数のワイヤ220により較正装置110に接続されているのは、制御パネル
230である。ワイヤ220を介して、制御パネル230は、基準マイクロフォ
ン150及び172と、及びスピーカー180で示されているスピーカーと、情
報伝達を行う。制御パネル230は、図示しない回路を含んでおり、該回路は、
ユーザがスピーカー180及び184(或いは、スピーカーの代わりに用いても
よい音波発信機)から出力される音の位相及び音量を任意に制御することを可能
にする。
スピーカー180及び184から出力される音の位相及び音量を制御すること
によって、ユーザは、選択されたマイクロフォン間隔における音強度を模擬する
ことができる。種々の単一サインカーブや偽ランダムノイズのみならず、音量レ
ベルを異なるものとすることは、制御パネル230から予めプログラム化された
手続きを選択することによって、展開させることが可能となる。当該技術分野に
おける熟練者は、各々のスピーカーの出力を変えることによって、そのような音
の条件を様々に展開させる方法を熟知しているだろう。
上記記載に加えて、制御パネルは、温度、静的圧力、位相補正、及び間隔設定
や動的圧力のための大きさ設定などのようにマイクロフォン較正にとって重要と
なる他の変数を入力するための入力端子232を有している。そのような変数を
入力するための能力は、強度Iが、Pを動的圧力、Vを粒子速度としたとき、
I = PV
により定義される音波パワー測度であるときに重要となる。
速度Vは直接的な手段により測定するのが困難であるので、通常では、
た圧力測定値であり、ρ(rho)は、媒体の密度である。勿論、媒体の密度は、
温度、静的圧力、及び媒体の組成に依存する。
強度の測定は、接近した分離点で2又は2以上の圧力を測定する工程、及びそ
の値をディジタル手段により計算する工程から構成される。エラーは、密度、間
隔及び圧力測定の不正確さと、マイクロフォン及び道具の転送機能と、から生じ
る。フィールドでの較正は、知られている間隔における与えられたIに対して、
Pa及びPbの値をシミュレートし、密度変化に対する補正を行う必要がある。
問題となる装置媒体が空気なので、圧力及び温度が、密度を計算するときの支配
的な要素となり、それらは監視されなければならない。さらに加えて、相対湿度
が結果に影響し、これも組成変化を調整するために測定する必要がある。しかし
ながら、摂氏35度以下では、相対湿度は、1043IEC公差の範囲以内で、
ほとんど影響がない。
使用中では、オペレータは、マイクロフォン138、150、160及び17
2を、それら各々の収容部(図2を見よ)に配置し、静的圧力、温度などの変数
の値を入力する。代替案として、そのような情報を提供するセンサーを、制御パ
ネル230と一体的に設け、これらの変数が装置の各々の使用と共に自動的に調
整されるようにしてもよい。
それから、オペレータは、テストマイクロフォン138、160及び基準マイ
クロフォン150、172の両方にテスト信号を提供する。マイクロフォン13
8、150、160及び172の応答をモニターすることによって、オペレータ
は、スピーカー180及び184が適切な信号を出力しているか否を判断するこ
とができる。スピーカーが適切な信号を出力していない場合、スピーカー180
及び184を、調整しなければならない。もし基準マイクロフォン150及び1
72により受信された信号が、制御パネル230上に表されたそれの値がスピー
カー180及び184により提供されるべき値と同じであるが、テストマイクロ
フォン138及び160により示された値と異なる場合、テストマイクロフォン
のいずれかが取り替えられ、或いは調整される。
それから、オペレータは、スピーカー180及び184からの出力の位相及び
音量を、制御パネル230を用いて修正することによって、テストマイクロフォ
ン138及び160に追加のテストを実行してもよい。オペレータが、選択され
たマイクロフォン間隔、様々な単一正弦波、様々な強度レベル、及び偽ランダム
ノイズといった条件下で、音響強度をシミュレートするために位相差及び音量を
変化させるとき、基準マイクロフォン150及び172は、スピーカー180及
び184が意図された音量及び位相を有する音を出力していることを保証するた
め、制御パネル230の回路、或いはコンピュータなどの外部プロセッサと交信
する。高く評価されるであろうように、制御パネル230の回路により提供され
る各々のスピーカーの独立制御は、2つの音波誘導チャネル130及び134(
図2)と共に、テストマイクロフォン138及び160(図5では図示しない)
を、独立に、かつ広い範囲の周波数帯でテストすることを可能にする。テストマ
イクロフォン138及び160の各々を、音響上、それぞれ孤立させることによ
り、
先行技術の演算装置では達成することができなかった多くの条件を、適用するこ
とができる。
さらに加えて、基準マイクロフォン150及び172は、達成された結果の信
頼性を意義深く改善する。もし基準マイクロフォン150及び172がオペレー
タによって選択された値ではない音量及び位相の値を検出したならば、この食い
違いを訂正するためスピーカー180及び184が自動的に調整される。これに
より、オペレータは、スピーカー180及び184の特有の出力と異なる、テス
トマイクロフォン138及び160により提供された示度が、スピーカー出力で
はなく、テストマイクロフォンのエラーを示していることを確信することができ
る。
ここで、図6を参照すると、本発明に係る回路の簡単な概要が示されている。
基準マイクロフォン150及び172は、ワイヤ222及び224によって、制
御パネル230内のプリアンプ240及び244と接続されている。プリアンプ
240及び244は、ディジタルシグナルプロセッサ258と交信する一対のア
ナログ−ディジタル変換器250及び254と、それぞれ接続されている。温度
モニター262及び圧力モニター266も、ディジタルシグナルプロセッサ25
8と交信する、アナログ−ディジタル変換器272及び276と各々接続されて
いる。ディジタルシグナルプロセッサ258は、各々で対を形成しているアナロ
グ−ディジタル変換器280、284及び増幅器290、294を介してスピー
カー180及び184と交信する。
基準マイクロフォン150、172及びスピーカー180、184に関する情
報は、ディスプレイ300を介してユーザに提供される。キーボード304が、
提供されており、これを用いて、図示しないテストマイクロフォンをテストする
ための音量及び位相の情報を入力してもよい。ディジタルシグナルプロセッサ2
58は、テストのための情報を蓄え、或いは他の方法でデータを生成することを
可能にするために、コンピュータインターフェース308を備えている。
以上のようにテストマイクロフォンのための音響強度較正装置の1実施例が開
示された。この較正装置は、ハウジング内に形成された一対の音波誘導チャネル
を備えており、このチャネルは、音響上、孤立したテストマイクロフォンにより
受信される、63Hzから少なくとも6.3kHzまでの範囲にわたる周波数に
おいて、ユーザが任意に位相差及び音量を選択することを可能にすることによっ
て、多数の異なる音響条件の生成を可能にしている。制御パネル230は、ユー
ザが、様々な音特性を選択すること、及びスピーカーが意図された通りに機能す
ることを保証するために基準マイクロフォンを使用することの両方を可能にする
。
当該技術分野の熟練者は、本発明の範囲及び精神を逸脱することなく本発明に
なすことができる様々な変更を認めるであろう。例えば、スピーカーが要求され
る音量及び位相差を生成するために、スピーカーを、ピストンなどのような他の
多数の音波発信機により置き換えることができる。
当該技術分野の熟練者は、本発明が、音波の伝搬媒質として空気の使用に限定
されないことも認めるであろう。空気に関連した上記の議論に対応して、音波誘
導チャネルを、水などのような液体媒体で満たすことができる。この場合、どち
らかといえば従来のマイクロフォンでなくハイドロフォン(hydrophone)を、それ
が適切に較正されたことを保証するために、監視、調整することができる。同様
に、音波誘導チャネルの液体媒質中の定常波を生成するための手段は、スピーカ
ー以外の音波生成手段となる。
液体に加えて、固体についても同様の使用が可能である。固体物質により分離
された音波誘導チャネル中の空気或いは液体媒質に対して、固体媒質中で本発明
の原理を用いると、正反対の構造に帰着される。音波誘導媒質が、音波誘導チャ
ネル130及び134(図2)中の空気の代わりに固体物質で形成され、この固
体物質は、空気或いは他の類似物質からできた「しきり壁」により分離される。
この空気のしきり壁は、図2に関連して論じられた固体のしきり壁126と同様
の目的を持つ。すなわち、しきり壁は、音波誘導チャネルを分離することにより
、これらの定常波パターンを孤立させる。
音波誘導媒質が固体からなり、しきり壁が空気からなる実施例では、較正され
る測定装置は、通常では、上述されたマイクロフォンやハイドロフォンの代わり
に振動加速度計となる。当該技術分野における熟練者は、マイクロフォン及びハ
イドロフォンが圧力を監視することによって、音波エネルギーを測定することが
できることを認めるであろう。しかしながら、固体については、これが異なって
いる。すなわち、音波エネルギーを監視するために、振動加速度計は、固体の表
面における加速度若しくは振動を測定する。
工業上では、マイクロフォン及びハイドロフォンの測定は、通常、音波測定に
係り、振動加速度計の測定は、通例、振動測定に係るのに対し、本特許の目的の
ために、上記3つの型の装置すべてを包含するような音波変換器若しくは音波変
換手段を用意する。これら3つの装置すべてが、それぞれの方法で音波エネルギ
ー及び物理学のエネルギーに関する一般法則に従うエネルギーの伝達を測定する
ので、音波変換器の使用は適切である。同様に、音波エネルギーを発展させる手
段は、一般に、音波送信手段に係り、これは、他の等価な構造のみならず、上述
された装置を含んでいる。
当該技術分野における熟練者によって認められるであろうように、上述の周波
数範囲は、様々な媒質を用いることにより変更され得る。例えば、空気をヘリウ
ムに置き換えた場合、較正装置が機能する周波数が大きく増大する。同様に、媒
質として液体若しくは固体を用いることは、各々の音波変換器が異なる範囲にわ
たってテストされることを可能にする。
当該技術分野における熟練者は、本発明の範囲若しくは精神を逸脱することな
く、本発明に対して、なされてもよい他の多くの変更を認めるであろう。付加さ
れた請求の範囲は、本発明に対するそのような変更をカバーするべく意図されて
いる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device for detecting and measuring sound passing through various media such as walls and car doors, and more particularly to an improved sound. It relates to an intensity calibration device. The use of microphones to detect and measure sound that has passed through various media is known in many fields. Sound detection and measurement techniques include, for example, the detection of cracks in buildings where sound passes between rooms, or noise leaking through sound barriers designed to protect residential areas from major highways. It can be used for applications such as detecting the amount. Typically, a sound monitoring device will have two or more microphones to assist the user in determining sound intensity and sound source location. As a result, the user can find the position of the sound leakage, and can perform an adjustment measurement if necessary. For accurate sound monitoring by a sound monitoring device, the microphone must be adjusted periodically to ensure accurate measurements. In the past, this calibration task was generally performed in a laboratory. The microphone to be adjusted is placed in a sound cavity, as shown in FIG. 1A, and then adjustments are made to calibrate the microphone. The device 10 comprises an elongated tube 14 having an open first end 1B and a pair of microphone holes 22 and 26 provided at a second end 30 facing the first end 1B. The diameter of this tube is typically on the order of about 1.5 inches. To perform the subsequent intensity tests, the speaker 32 outputs sound into the tube 14, first the first microphone 34 is tested, and then the second microphone 38 is tested. Then the positions of the two microphones are swapped and the same test is repeated. The average of the two test results provides an idea of the phase difference. However, as will be appreciated by those skilled in the art, the shear wave attenuation in this device 10 is often seen as a phase difference, thereby reducing the reliability of the test. In addition, this calibration method had other important disadvantages that reduced the reliability of the measurements obtained by these microphones. Sound monitoring devices are rarely used in test rooms; rather, they are typically used in a variety of environments and locations. Because temperature, humidity and other environmental factors can have a significant effect on microphones, a pair of microphones that should be properly calibrated in a laboratory can be accurate in cold, humid environments, such as on ships. Calibration may not be possible. The length of time elapsed since the last calibration is also a significant factor. The longer the period since the last calibration, the more the reliability will be reduced. In an attempt to solve these problems, an apparatus 50 was developed to enable on-site testing. A simplified representation of the device 50 is shown in FIG. 1B. The device 50 has a pair of sound chambers 54 and 58 with a sound resistor 62 therebetween. A speaker 66 is located in one of the chambers, and microphones 70 and 74 are located in each chamber. With such a device, the phase difference can be determined more accurately. Unfortunately, since the sound frequency at which the device functions is limited by the geometry of the device, the device typically only works at sounds around 1 kHz. New standards adopted by many countries now require that test equipment must be calibrated between 63 Hz and 6.3 kHz (ISO 1045). It is common knowledge to perform tests with electrostatic actuators since currently available devices do not have the ability to test microphones over such a frequency range. In this test, a high voltage A / C signal (in other words, 800 V) is used to simulate a sound wave signal. In light of the above, there exists a need for an apparatus and method that allows for original microphone acoustic calibration. Such a system allows for calibration under varying environmental conditions during actual use of the microphone, with a significant time lag between when the microphones are calibrated and when they are in use. Could be avoided. Such a system would also allow for the full range of tests required by ISO 1043 and relating to world standards. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a sound intensity calibration device that allows for original microphone calibration. It is another object of the present invention to provide a method for calibrating a microphone under a variety of different environmental conditions. It is another object of the present invention to provide a sound intensity calibration device that can test each microphone independently in combination. Another object of the present invention is to provide a sound intensity calibration device that can test two or more microphones to ensure that two or more microphones have been properly calibrated. . Yet another object of the present invention is to provide a sound intensity calibration device capable of testing microphones over a frequency range from 63 Hz to over 6.3 kHz. It is yet another object of the present invention to provide a sound intensity calibration device that can directly test a microphone in intensity units. Yet another object of the present invention is to improve the basic accuracy of intensity calibration. Yet another object of the present invention is to simplify the procedure for performing an intensity calibration. The above and other objects of the present invention are fully understood in the embodiment of the sound intensity calibration device clearly illustrated, wherein the device according to the embodiment is tested with a pair of guiding channels formed therein. A housing formed along each guide channel for holding a microphone. Each guide channel is designed so that a known test sound can develop a standing wave pattern in the sonic inductor. The microphone to be tested may then be calibrated under the exact ambient conditions. According to another aspect of the invention, a very stable reference microphone is located along each guide channel. The reference microphone may be a speaker or other device used to improve the intensity and phase difference when the microphone under test provides accurate readings and is properly calibrated, and at different frequencies. A backup system is provided to ensure that the sound wave transmitter is properly operated. According to another aspect of the invention, a sound wave transmitter, such as one or more loudspeakers, is placed in the calibration device to develop a standing wave pattern in the sound wave inducer. Of course, the sound wave transmitter may be another type of transmitter other than the speaker. For example, the transmitter may use an air modulator and may utilize static, piezoelectric, mechanical, electromagnetic, or other principles capable of generating the required waves. According to yet another aspect of the invention, each sonic transmitter is connected to a control device and a reference microphone and a closed loop so that the output of the sonic transmitter can be continuously monitored. Is formed. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from a consideration of the following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. 1A is a cross-sectional view of a calibration device according to the prior art. FIG. 1B is a cross-sectional view of another calibration device according to the prior art. FIG. 2 is a bottom cross-sectional view of a sound intensity calibration device made in accordance with the principles of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the sound intensity calibrator taken through one of the acoustic guidance channels. FIG. 4A is a cross-sectional view of the acoustic intensity calibration device of FIG. 2 taken along a plane B. FIG. 4B is a cross-sectional view of the acoustic intensity calibration device of FIG. 2 taken along a plane C. FIG. 5 is a perspective view of an acoustic intensity calibration device made in accordance with the principles of the present invention. FIG. 6 is a conceptual diagram of a circuit that can be used in the present invention. DETAILED DESCRIPTION The present invention will be described with reference to the drawings. In these drawings, the various components of the invention are given numerical designations and the invention is discussed in such a way that those skilled in the art can make and carry out the invention. Have been. Referring to FIG. 2, there is shown a cross-sectional view of the sound intensity calibration device designated by the numeral 110. Calibration device 110 typically includes a hollow housing 114 having a closed first end 118 and a closed second end 122. The housing 114 is typically made of a metal such as iron, but can be made of other materials. A partition wall 126 extends within the housing 114 so as to divide the housing along the longitudinal axis A-A of the housing. Thereby, the partition wall 126 individually forms the two sound wave guiding channels 130, 134. Each of the two acoustic guidance channels extends along the length of the housing 114, allowing accurate calibration of the microphone, up to at least 6.3 kHz. Disposed near the second end 122 of the housing 114 in each of the acoustic guidance channels 130 and 134 is a pair of microphones. In FIG. 2, the sonic guiding channel 130 has a test microphone 138 that fits into a receptacle 142 on the side wall 146 of the housing 114. Adjacent to the test microphone 138 is a reference microphone 150, which is located on the top side wall 154 surrounding the channel 130. In the adjacent sonic guiding channel 134, another test microphone 160 is housed in the receiving portion 164 of the side wall 168 of the housing 114. Adjacent to the test microphone 160 is a reference microphone 172, which is located on a top side wall 176 defining a channel 134. Test microphones 138 and 160 are microphones used on the measurement device, as discussed in the Background section. Prior to the present invention, test microphones 138 and 160 have been calibrated by one of the methods described above, so their reliability is necessarily limited by the accuracy of their calibration methods. However, by using the sound intensity calibration device 110 shown in FIG. 2, the test microphones 138 and 160 are calibrated in the field under the same environmental conditions as they are exposed when used by the monitoring device. 5. and 63 Hz and 6. without relying on electrostatic testing. It can be calibrated between 3 kHz. In practice, the test microphones 138 and 160 are inserted into respective housings 142 and 164 provided on the side walls 146 and 168 of the housing. One or more acoustic wave transmitters, such as speakers 180 and 184, are each located adjacent to the first end to develop a standing wave pattern in each acoustic wave guiding channel 130 and 134. In FIG. 2, two speakers are shown, but a portion of the dividing wall 126 has been removed so that one sonic transmitter can generate a standing wave in each of the sonic guiding channels 130 and 134. , It is also possible to use only one sonic transmitter. Of course, more than one acoustic guidance channel can be used in such an arrangement. Other types of sonic transmitters can be used. For example, air modulators can be used at the speakers 180 and 194. Other sonic transmitters that are available and apparent to those skilled in the art from the description herein include those that operate on electrostatic, electromagnetic, piezoelectric, and mechanical principles. I have. Speakers 180 and 184 (or other sonic transmitters) produce sound that propagates through sonic guiding channels 130 and 134 and develops standing wave patterns in close proximity to microphones 138, 150, 160 and 172. Let it. Speakers 180 and 184 can be adjusted to produce a sound field of any intensity, and can also change the phase difference of the sound received by microphones 138, 150, 160 and 172. When the test microphones 138 and 160 are being tested, the reference microphones 150 and 172 operate as required for the speakers 180 and 184, i.e., when the speakers are activated for items such as sound intensity, frequency, etc. selected by the user. Is used to assure the user whether or not to actually output a sound having a predetermined sound intensity and frequency. If the loudspeakers 180 and 184, or any other sonic transmitter, are not monitored in such a manner, the malfunction will result in a calibration that actually increases the error. In addition, the present invention controls each of the test microphones 138 and 160 individually by controlling the loudspeakers 180 and 184 digitally and ascertaining the output of the loudspeakers using reference microphones 150 and 172. Can be tested. Referring now to FIG. 3, there is shown a side cross-sectional view taken through the sonic guiding channel 130 along the longitudinal axis of the housing 114. Adjacent to the first end 118, the sound-guiding channel 130 has a larger section 190, indicating a section having a larger cross-sectional area, and a section having a smaller cross-sectional area, A smaller portion 194. The cross section of each part is shown in FIGS. 4A and 4B. Typically, the width of the sonic guiding channel 130 is the same length as its entire length. Thus, in the preferred embodiment, the acoustic guidance channel 130 along the larger portion 190 adjacent the first end 118 has a width of, for example, 0.375 inch (inch) and a height of 1.1 inch (inch). Gives a cross-sectional area of 0.413 square inches. Channel 130 is then beveled to have a 0.375 inch square cross section through smaller portion 194, providing a cross section area of 0.141 square inches. In this embodiment, the smaller portion 194 of the sonic guide channel 130 is typically about 6.75 inches long, while the larger portion 190 of the sonic guide channel 130 is about 2 inches or less. The length is smaller than that. The smaller elongated portion 194 of the sonic guiding channel 130 allows the standing wave in the channel adjacent to the speaker 180 to develop at relatively high frequencies (up to at least 6.3 Hz). This allows test microphones 138 and 160 (FIG. 2) to be tested at such high frequencies without using an electrical alternative. The calibration device 110 can also be tested at 63 Hz, the other extreme of the ISO 1043 standard. Obviously, the cross-sectional area can be changed to change the frequency that can be tested. However, the cross-sectional area of the larger portion 190 ranges from 0.3 to 1.0 inches, and the cross-sectional area of the smaller portion 194 is expected to be less than 0.2 inches. In addition to the sizing described above, each of the concave joints between the joined sidewalls has a radius that minimizes interference. For example, the corner 200 adjacent the second end 122 has a radius of about 0.047 inches, and the corner 204 of the first end 118 has a radius of about 0.125 inches. I have. Referring now to FIGS. 4A and 4B, cross-sectional views taken through the sonic guiding channels 130 and 134 at planes BB and CC (FIGS. 2-3), respectively, are shown. It is shown. In particular, with reference to FIG. 4A, reference microphones 150 and 172 are mounted on the top sidewall as described above. It is in this position, where no side wall is provided, that a test microphone, not shown, is inserted into the accommodations 142 and 164 of each of the sonic guiding channels 130 and 134. Referring now to FIG. 4B, there is shown a cross-sectional view taken along a plane CC. FIG. 4B shows a transition between a larger portion 190 and a smaller portion 194, where the cross-sectional area of each of the sonic guiding channels 130 and 134 is reduced. Referring now to FIG. 5, a perspective view of the calibration device 110 is shown. Reference microphones 150 and 172 extend from the top of the housing 114, and a test microphone (not shown) is housed in a housing on the side of the housing. Connected to the calibration device 110 by a plurality of wires 220 is a control panel 230. Via wires 220, control panel 230 communicates with reference microphones 150 and 172 and a speaker, indicated by speaker 180. The control panel 230 includes a circuit (not shown) that allows the user to arbitrarily adjust the phase and volume of the sound output from the speakers 180 and 184 (or a sound wave transmitter that may be used instead of the speaker). Allows you to control. By controlling the phase and volume of the sound output from speakers 180 and 184, the user can simulate the sound intensity at the selected microphone interval. Different volume levels as well as various single sine curves and pseudo-random noise can be developed by selecting a pre-programmed procedure from control panel 230. Those skilled in the art will know how to develop such sound conditions in various ways by varying the output of each speaker. In addition to the above description, the control panel may be used to enter other variables that are important for microphone calibration, such as temperature, static pressure, phase correction, and size settings for spacing and dynamic pressure. It has an input terminal 232. The ability to enter such variables becomes important when the intensity I is a sound power measure defined by I = PV, where P is the dynamic pressure and V is the particle velocity. Since velocity V is difficult to measure by direct means, usually Ρ (rho) is the density of the medium. Of course, the density of the medium depends on the temperature, the static pressure, and the composition of the medium. Intensity measurement consists of measuring two or more pressures at close separation points and calculating the values by digital means. Errors result from inaccuracies in density, spacing and pressure measurements and the transfer function of microphones and tools. Field calibration requires simulating the values of Pa and Pb for a given I at known intervals, and correcting for density changes. Since the device medium in question is air, pressure and temperature are the dominant factors in calculating density and they must be monitored. In addition, the relative humidity affects the results, which also need to be measured to adjust for composition changes. However, below 35 degrees Celsius, relative humidity has little effect within 1043 IEC tolerances. In use, the operator places the microphones 138, 150, 160 and 172 in their respective housings (see FIG. 2) and enters values for variables such as static pressure, temperature, and the like. Alternatively, sensors providing such information may be provided integrally with the control panel 230 so that these variables are adjusted automatically with each use of the device. The operator then provides a test signal to both test microphones 138, 160 and reference microphones 150, 172. By monitoring the responses of the microphones 138, 150, 160 and 172, the operator can determine whether the speakers 180 and 184 are outputting appropriate signals. If the speakers are not outputting the proper signals, the speakers 180 and 184 must be adjusted. If the signals received by the reference microphones 150 and 172 are shown by the test microphones 138 and 160, their values represented on the control panel 230 are the same as the values to be provided by the speakers 180 and 184. If not, one of the test microphones is replaced or adjusted. The operator may then perform additional tests on test microphones 138 and 160 by modifying the phase and volume of the output from speakers 180 and 184 using control panel 230. When the operator changes the phase difference and volume to simulate sound intensity under conditions such as selected microphone spacing, various single sine waves, various intensity levels, and pseudorandom noise, the reference microphone 150 And 172 communicate with circuitry on control panel 230 or an external processor such as a computer to ensure that speakers 180 and 184 are outputting sound having the intended volume and phase. As will be appreciated, the independent control of each loudspeaker provided by the circuitry of the control panel 230, along with the two acoustic guidance channels 130 and 134 (FIG. 2), together with test microphones 138 and 160 (FIG. (Not shown) can be tested independently and in a wide range of frequency bands. By acoustically isolating each of the test microphones 138 and 160, a number of conditions that could not be achieved with prior art computing devices can be applied. In addition, reference microphones 150 and 172 significantly improve the reliability of the results achieved. If the reference microphones 150 and 172 detect volume and phase values that are not operator-selected values, the speakers 180 and 184 are automatically adjusted to correct for this discrepancy. This allows the operator to be convinced that the readings provided by the test microphones 138 and 160, which are different from the specific outputs of the speakers 180 and 184, are indicative of test microphone errors rather than speaker outputs. . Referring now to FIG. 6, a brief overview of a circuit according to the present invention is shown. Reference microphones 150 and 172 are connected to preamplifiers 240 and 244 in control panel 230 by wires 222 and 224. Preamplifiers 240 and 244 are connected to a pair of analog-to-digital converters 250 and 254, respectively, that communicate with digital signal processor 258. Temperature monitor 262 and pressure monitor 266 are also connected to analog-to-digital converters 272 and 276, respectively, which communicate with digital signal processor 258. Digital signal processor 258 communicates with speakers 180 and 184 via analog-to-digital converters 280, 284 and amplifiers 290, 294, each forming a pair. Information about the reference microphones 150, 172 and the speakers 180, 184 is provided to the user via the display 300. A keyboard 304 is provided, which may be used to input volume and phase information for testing a test microphone (not shown). Digital signal processor 258 includes a computer interface 308 to store information for testing or to otherwise generate data. Thus, one embodiment of a sound intensity calibration device for a test microphone has been disclosed. The calibration device comprises a pair of sonic guidance channels formed in a housing, which channels are acoustically received by an isolated test microphone at frequencies ranging from 63 Hz to at least 6.3 kHz. By allowing the user to arbitrarily select the phase difference and volume, a number of different acoustic conditions can be created. The control panel 230 allows the user to both select various sound characteristics and use a reference microphone to ensure that the speakers function as intended. Those skilled in the art will recognize various modifications that can be made to the present invention without departing from the scope and spirit of the invention. For example, the speaker can be replaced by a number of other sound emitters, such as pistons, etc., to produce the required volume and phase difference. Those skilled in the art will also appreciate that the present invention is not limited to the use of air as a propagation medium for sound waves. In response to the above discussion relating to air, the sonic guiding channel may be filled with a liquid medium such as water. In this case, a hydrophone, rather than a conventional microphone, can be monitored and adjusted to ensure that it has been properly calibrated. Similarly, the means for generating the standing wave in the liquid medium of the sound wave guiding channel is a sound wave generating means other than the speaker. Similar uses are possible for solids in addition to liquids. The use of the principles of the present invention in a solid medium for an air or liquid medium in a sonic guiding channel separated by a solid substance results in an opposite structure. The sonic guiding medium is formed of solid material instead of air in the sonic guiding channels 130 and 134 (FIG. 2), which are separated by "threshold walls" made of air or other similar material. This air barrier has a similar purpose as the solid barrier 126 discussed in connection with FIG. That is, the dividing wall isolates these standing wave patterns by separating the sound wave guiding channels. In embodiments where the acoustic guidance medium comprises a solid and the walls comprise air, the measuring device to be calibrated is usually a vibration accelerometer instead of the microphone or hydrophone described above. Those skilled in the art will appreciate that microphones and hydrophones can measure sonic energy by monitoring pressure. However, for solids, this is different. That is, to monitor acoustic energy, a vibration accelerometer measures acceleration or vibration at the surface of a solid. In industry, the measurement of microphones and hydrophones usually involves sound wave measurements, while the measurement of vibration accelerometers usually relates to vibration measurements, whereas for the purposes of this patent, the above three types of devices A sound wave converter or a sound wave conversion means that includes all of them is prepared. The use of sonic transducers is appropriate because all three of these devices measure the transmission of energy in accordance with general rules for sonic energy and physics energy in their respective methods. Similarly, the means for developing sonic energy generally relates to sonic transmission means, which includes the devices described above, as well as other equivalent structures. As will be appreciated by those skilled in the art, the above frequency ranges can be varied by using various media. For example, replacing air with helium greatly increases the frequency at which the calibration device operates. Similarly, using a liquid or solid as the medium allows each sonic transducer to be tested over a different range. Those skilled in the art will recognize many other changes that may be made to the present invention without departing from the scope or spirit of the invention. The appended claims are intended to cover such modifications to the invention.
【手続補正書】特許法第184条の4第4項
【提出日】1996年9月16日
【補正内容】
3.前記音波発信手段は少なくとも2つのスピーカーを有し、各々の前記スピー
カーが各々の音波誘導チャネル内で個別に定常波パターンを発展させるために前
記第1及び第2の音波誘導チャネルにそれぞれ隣接して配置されている、請求項
2に記載の音響強度較正装置。
4.前記ハウジング手段は、第1の端部及び第2の端部を有し、前記音波発信手
段は第1の端部に隣接して配置され、前記受容手段は第2の端部に隣接して配置
されている、請求項1に記載の音響強度較正装置。
5.各々の前記音波誘導チャネルは前記第1の端部に隣接した点から前記第2の
端部に隣接した点まで延設され、前記音波誘導チャネルは前記音波誘導チャネル
の長手方向の軸線に対して垂直の領域が前記第2の端部に隣接した横断面領域よ
りも大きい、前記第1の端部に隣接した横断面領域を画定する、請求項4に記載
の音響強度較正装置。
6.前記第1端部の点における前記横断面領域は約0.3平方インチから1平方
インチまでの面積を有する、請求項5に記載の音響強度較正装置。
7.前記第2端部の点における前記横断面領域は約0.2平方インチより小さい
面積を有する、請求項5に記載の音響強度較正装置。
8.前記受容手段は複数の収容部を有し、少なくとも一つの前記収容部は、各々
の音波誘導チャネルと音響的に連結されているテストマイクロフォンを保持する
ために、各々の前記音波誘導チャネルに隣接してハウジング手段の中に配置され
ている、請求項1に記載の音響強度較正装置。
13.前記制御手段は、前記基準音波変換器からの信号を受信し、かつ、定常波
パターンのパラメータを調整するために音波発信手段に信号を送り、これによっ
て前記音波変換器を較正するためのプロセッサ手段を有する、請求項12に記載
の音響強度較正装置。
14.前記スピーカー手段は複数のスピーカーを有し、少なくとも一つの前記
スピーカーがそれぞれの音波誘導チャネルに隣接して取り付けられ、前記制御手
段は、各々の前記スピーカーから出力された音量、位相、及び周波数を選択して
制御するためのディジタル手段を更に有する、請求項13に記載の音響強度較正
装置。
15.前記音波変換器はマイクロフォンで構成されている、請求項1に記載の音
響強度較正装置。
16.前記音波変換器はハイドロフォンで構成されている、請求項1に記載の音
響強度較正装置。
17.較正装置内の2又は2以上のテスト音波変換器を較正するための方法であ
って、
a) 互いに音響的に分離された、少なくとも2つの音波誘導チャネルを有す
る較正装置を提供する工程と、
b) テスト音波変換器が、それぞれの音波誘導チャネルに音響的に連結し、
かつ、他のテスト音波変換器から分離されるように、較正装置の中にテスト音波
変換器を収容する工程と、
c) 予め定められた定常波パターンを前記音波誘導チャネルの中で生成させ
るように、各々の音波ガイドチャネルへ予め定められた音波パターンを出力する
工程と、
d) 各々の定常波パターンのパラメータを表す示度を得るために、前記音波
変換器を用いて各々の音波誘導チャネルの定常波パターンを監視する工程と、
e) 受信された示度及び予め定められた音波に応答して各々の音波変換器を
較正する工程と、
を有する方法。
18.工程a)は、各々の音波誘導チャネルと音響的につながる基準音波変換器
を提供する工程を含み、工程c)は、さらに詳細には、前記基準音波変換器に隣
接した前記音波誘導チャネル内に定常波パターンを生成するため各々の音波誘導
チャネルへ予め定められた音波を出力する工程と、各々の音波誘導チャネル内の
定常波パターンのパラメータが予め定められた音波のパラメータと一致すること
を保証するために、前記基準音波変換器を用いて前記定常波パターンを監視す
る工程とを含む、請求項17に記載の方法。
19.工程c)は、位相及び音量の差を生成するように様々に異なる位相及び音
量を持つ予め定められた音波を各々の音波誘導チャネルに出力し、位相及び音量
の差に照らして、独立に、各々の音波変換器を較正する工程を含む、請求項17
に記載の方法。
20.音波監視装置をテストするための音響強度較正装置であって、前記音響強
度較正装置は、
定常波パターンを発展させる音波発信手段と、
第1の音波誘導媒質を有し、かつ、前記音波発信手段が前記第1の音波誘導媒
質の中で定常波パターンを生成させることができるように前記音波発信手段に隣
接して配置された、第1の音波誘導体と、
第2の音波誘導媒質を有し、かつ、前記音波発信手段が前記第2の音波誘導媒
質の中で定常波パターンを生成させることができるように前記音波発信手段に隣
接して配置された、第2の音波誘導体と、
前記第1の音波誘導体の中で生成された定常波パターンを監視することができ
るように、前記第1の音波誘導体に隣接して配置された、第1の音波変換器と、
前記第2の音波誘導体の中で生成された定常波パターンを監視することができ
るように、前記第2の音波誘導体に隣接して配置された、第2の音波変換器と、
使用者が、前記音波発信手段により前記第1及び第2の音波誘導媒質に各々出
力される音量及び位相差を選択することを可能にするため、前記音波発信手段と
交信する制御手段と、
を含む、音響強度較正装置。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項
【提出日】1996年10月16日
【補正内容】
ここで、図3を参照すると、ハウジング114の長手方向の軸線に沿って音波
誘導チャネル130を通って取られた側部断面図が示されている。第1端部11
8に隣接したところから、音波誘導チャネル130は、より大きな断面積を有す
る部分であることを示す、より大きな部分190と、より小さな断面積を有する
部分であることを示す、より小さな部分194と、を有している。各々の部分の
断面は図4A及び図4Bに示されている。典型的には、音波誘導チャネル130
の幅は、その全体の長さに対して同じ長さとされている。従って、好適な実施例
では、第1端部118に隣接した、より大きな部分190に沿った音波誘導チャ
ネル130は、例えば、幅0.375インチ(inch)、高さ1.1インチ(inch)
で、0.413平方インチの断面領域を与えるものとなる。それから、チャネル
130は、より小さな部分194を通って0.375インチ(inch)平方の正方
形断面を有するように傾斜が付けられており、0.141平方インチの断面領域
を与えている。本実施例では、音波誘導チャネル130のより小さい部分194
は、通常、約6.75インチの長さとなり、これに対し、音波誘導チャネル13
0のより大きい部分190は、約2インチか或いは、これよりも小さい長さとな
る。
音波誘導チャネル130のより小さい細長い部分194は、比較的高い周波数
(少なくとも6.3Hzまで)で、スピーカー180に隣接するチャネル内の定
常波パターンを発展させることを可能にする。これにより、テストマイクロフォ
ン138及び160(図2)を、電気的な代替物を使用することなく、そのよう
な高周波数でテストすることができる。較正装置110は、ISO 1043規
格の反対側の極端である、63Hzでもテストすることができる。明らかに、横
断面領域は、テストされ得る周波数を変化させるように変更可能である。しかし
ながら、より大きい部分190の横断面領域は、0.3から1.0インチまでの
範囲にあり、より小さい部分194の横断面領域は、0.2インチより小さくな
ることが予想される。
以上のようにテストマイクロフォンのための音響強度較正装置の1実施例が開
示された。この較正装置は、ハウジング内に形成された一対の音波誘導チャネル
を備えており、このチャネルは、音響上、孤立したテストマイクロフォンにより
受信される、63Hzから少なくとも6.3kHzまでの範囲にわたる周波数に
おいて、ユーザが任意に位相差及び音量を選択することを可能にすることによっ
て、多数の異なる音響条件の生成を可能にしている。制御パネル230は、ユー
ザが、様々な音特性を選択すること、及びスピーカーが意図された通りに機能す
ることを保証するために基準マイクロフォンを使用することの両方を可能にする
。
当該技術分野の熟練者は、本発明の範囲及び精神を逸脱することなく本発明に
なすことができる様々な変更を認めるであろう。例えば、スピーカーが要求され
る音量及び位相差を生成するために、スピーカーを、ピストンなどのような他の
多数の音波発信機により置き換えることができる。
当該技術分野の熟練者は、本発明が、音波の伝搬媒質として空気の使用に限定
されないことも認めるであろう。空気に関連した上記の議論に対応して、音波誘
導チャネルを、水などのような液体媒体で満たすことができる。この場合、どち
らかといえば従来のマイクロフォンでなくハイドロフォン(hydrophone)を、それ
が適切に較正されたことを保証するために、監視、調整することができる。同様
に、音波誘導チャネルの液体媒質中の定常波パターンを生成するための手段は、
スピーカー以外の音波生成手段となる。
3.前記音波発信手段は少なくとも2つのスピーカーを有し、各々の前記スピー
カーが各々の音波誘導チャネル内で個別に定常波パターンを発展させるために前
記第1及び第2の音波誘導チャネルにそれぞれ隣接して配置されている、請求項
2に記載の音響強度較正装置。
4.前記ハウジング手段は、第1の端部及び第2の端部を有し、前記音波発信手
段は第1の端部に隣接して配置され、前記受容手段は第2の端部に隣接して配置
されている、請求項1に記載の音響強度較正装置。
5.各々の前記音波誘導チャネルは前記第1の端部に隣接した点から前記第2の
端部に隣接した点まで延設され、前記音波誘導チャネルは前記音波誘導チャネル
の長手方向の軸線に対して垂直の領域が前記第2の端部に隣接した横断面領域よ
りも大きい、前記第1の端部に隣接した横断面領域を画定する、請求項4に記載
の音響強度較正装置。
6.前記第1端部の点における前記横断面領域は約0.3平方インチから1平方
インチまでの面積を有する、請求項5に記載の音響強度較正装置。
7.前記第2端部の点における前記横断面領域は約0.2平方インチより小さい
面積を有する、請求項5に記載の音響強度較正装置。
8.前記受容手段は複数の収容部を有し、少なくとも一つの前記収容部は、各々
の音波誘導チャネルと音響的に連結されているテストマイクロフォンを保持する
ために、各々の前記音波誘導チャネルに隣接してハウジング手段の中に配置され
ている、請求項1に記載の音響強度較正装置。
13.前記制御手段は、前記基準音波変換器からの信号を受信し、かつ、定常波
パターンのパラメータを調整するために音波発信手段に信号を送り、これによっ
て前記音波変換器を較正するためのプロセッサ手段を有する、請求項12に記載
の音響強度較正装置。
14.前記スピーカー手段は複数のスピーカーを有し、少なくとも一つの前記ス
ピーカーがそれぞれの音波誘導チャネルに隣接して取り付けられ、前記制御手
段は、各々の前記スピーカーから出力された音量、位相、及び周波数を選択して
制御するためのディジタル手段を更に有する、請求項13に記載の音響強度較正
装置。
15.前記音波変換器はマイクロフォンで構成されている、請求項1に記載の音
響強度較正装置。
16.前記音波変換器はハイドロフォンで構成されている、請求項1に記載の音
響強度較正装置。
17.較正装置内の2又は2以上のテスト音波変換器を較正するための方法であ
って、
a) 互いに音響的に分離された、少なくとも2つの音波誘導チャネルを有す
る較正装置を提供する工程と、
b) テスト音波変換器が、それぞれの音波誘導チャネルに音響的に連結し、
かつ、他のテスト音波変換器から分離されるように、較正装置の中にテスト音波
変換器を収容する工程と、
c) 予め定められた定常波パターンを前記音波誘導チャネルの中で生成させ
るように、各々の音波ガイドチャネルへ予め定められた音波パターンを出力する
工程と、
d) 各々の定常波パターンのパラメータを表す示度を得るために、前記音波
変換器を用いて各々の音波誘導チャネルの定常波パターンを監視する工程と、
e) 受信された示度及び予め定められた音波に応答して各々の音波変換器を
較正する工程と、
を有する方法。
18.工程a)は、各々の音波誘導チャネルと音響的につながる基準音波変換器
を提供する工程を含み、工程c)は、さらに詳細には、前記基準音波変換器に隣
接した前記音波誘導チャネル内に定常波パターンを生成するため各々の音波誘導
チャネルへ予め定められた音波を出力する工程と、各々の音波誘導チャネル内の
定常波パターンのパラメータが予め定められた音波のパラメータと一致すること
を保証するために、前記基準音波変換器を用いて前記定常波パターンを監視する
工程とを含む、請求項17に記載の方法。
19.工程c)は、位相及び音量の差を生成するように様々に異なる位相及び音
量を持つ予め定められた音波を各々の音波誘導チャネルに出力し、位相及び音量
の差に照らして、独立に、各々の音波変換器を較正する工程を含む、請求項17
に記載の方法。
20.音波監視装置をテストするための音響強度較正装置であって、前記音響強
度較正装置は、
定常波パターンを発展させる音波発信手段と、
第1の音波誘導媒質を有し、かつ、前記音波発信手段が前記第1の音波誘導媒
質の中で定常波パターンを生成させることができるように前記音波発信手段に隣
接して配置された、第1の音波誘導体と、
第2の音波誘導媒質を有し、かつ、前記音波発信手段が前記第2の音波誘導媒
質の中で定常波パターンを生成させることができるように前記音波発信手段に隣
接して配置された、第2の音波誘導体と、
前記第1の音波誘導体の中で生成された定常波パターンを監視することができ
るように、前記第1の音波誘導体に隣接して配置された、第1の音波変換器と、
前記第2の音波誘導体の中で生成された定常波パターンを監視することができ
るように、前記第2の音波誘導体に隣接して配置された、第2の音波変換器と、
使用者が、前記音波発信手段により前記第1及び第2の音波誘導媒質に各々出
力される音量及び位相差を選択することを可能にするため、前記音波発信手段と
交信する制御手段と、
を含む、音響強度較正装置。[Procedure for Amendment] Article 184-4, Paragraph 4 of the Patent Act
[Submission date] September 16, 1996
[Correction contents]
3. The sound wave transmitting means has at least two speakers, and each of the speakers
Before the car develops a standing wave pattern individually in each acoustic guidance channel.
The first and second acoustic wave guiding channels are respectively disposed adjacent to each other.
3. The sound intensity calibration device according to 2.
4. The housing means has a first end and a second end, and wherein
The step is located adjacent to the first end and the receiving means is located adjacent to the second end
The acoustic intensity calibrating device according to claim 1, wherein the acoustic intensity calibrating device is used.
5. Each of the sound guide channels is connected to the second end from a point adjacent to the first end.
Extending to a point adjacent the end, wherein the sound-guiding channel is
The area perpendicular to the longitudinal axis of the cross-section is the cross-sectional area adjacent to the second end.
5. A cross-sectional area adjacent the first end that is greater than the first end.
Sound intensity calibration device.
6. The cross-sectional area at the point of the first end is between about 0.3 square inches and 1 square
The sound intensity calibration device according to claim 5, having an area of up to inches.
7. The cross-sectional area at the point of the second end is less than about 0.2 square inches
The acoustic intensity calibration device according to claim 5, having an area.
8. The receiving means has a plurality of storage portions, and at least one of the storage portions is
A test microphone that is acoustically coupled to the acoustic guidance channel of the
To be disposed in the housing means adjacent to each of said sonic guiding channels.
The acoustic intensity calibration device according to claim 1, wherein
13. The control means receives a signal from the reference sound wave converter, and
A signal is sent to the sound wave transmitting means to adjust the parameters of the pattern,
13. The processor according to claim 12, comprising processor means for calibrating said sonic transducer by hand.
Sound intensity calibration device.
14. The speaker means has a plurality of speakers, at least one of the
Loudspeakers are mounted adjacent to each acoustic guidance channel and the control
The stage selects the volume, phase, and frequency output from each of the speakers
14. The sound intensity calibration of claim 13, further comprising digital means for controlling.
apparatus.
15. 2. The sound of claim 1, wherein said sound transducer comprises a microphone.
Sound intensity calibration device.
16. 2. The sound of claim 1, wherein said sonic transducer comprises a hydrophone.
Sound intensity calibration device.
17. A method for calibrating two or more test acoustic transducers in a calibration device.
What
a) having at least two acoustically guided channels acoustically separated from each other
Providing a calibration device,
b) a test acoustic transducer is acoustically coupled to each acoustic guidance channel;
And the test sound wave in the calibration device so that it is separated from other test sound wave transducers.
Housing a transducer;
c) generating a predetermined standing wave pattern in the sound wave guiding channel;
And output a predetermined sound wave pattern to each sound wave guide channel.
Process and
d) In order to obtain readings representing the parameters of each standing wave pattern,
Monitoring the standing wave pattern of each acoustic wave guidance channel using the transducer;
e) responding to the received readings and the predetermined sound waves,
Calibrating;
Having a method.
18. Step a) comprises a reference sound transducer acoustically connected to each sound guiding channel
Wherein step c) is more particularly adjacent to said reference acoustic transducer.
Each acoustic wave guide to generate a standing wave pattern in the adjacent acoustic wave guide channel
Outputting a predetermined sound wave to the channels; and
The parameters of the standing wave pattern match the predetermined sound wave parameters.
Monitor the standing wave pattern using the reference sound transducer to ensure
18. The method of claim 17, comprising the steps of:
19. Step c) comprises variously different phases and sounds to produce phase and volume differences.
Outputs a predetermined amount of sound waves to each sound guide channel, and outputs a phase and volume.
18. Calibrating each sonic transducer independently in light of the difference of
The method described in.
20. A sound intensity calibration device for testing an acoustic wave monitoring device, wherein the sound intensity calibration device
The degree calibration device is
Sound wave transmitting means for developing a standing wave pattern;
A first sound wave guiding medium, wherein the sound wave transmitting means includes the first sound wave guiding medium;
Next to the sound wave transmitting means so that a standing wave pattern can be generated in the quality.
A first sonic derivative disposed in contact with;
A second sound wave guiding medium, wherein the sound wave transmitting means is the second sound wave guiding medium;
Next to the sound wave transmitting means so that a standing wave pattern can be generated in the quality.
A second sonic derivative disposed in contact with;
Monitoring a standing wave pattern generated in said first sonic derivative;
A first sonic transducer, disposed adjacent to the first sonic derivative,
Monitoring a standing wave pattern generated in said second sonic derivative;
A second sonic transducer, disposed adjacent to the second sonic derivative, such that:
A user outputs to the first and second sound wave guiding media by the sound wave transmitting means, respectively.
In order to be able to select the volume and the phase difference to be applied,
Control means for communicating;
A sound intensity calibration device comprising:
[Procedure of Amendment] Article 184-8, Paragraph 1 of the Patent Act
[Submission date] October 16, 1996
[Correction contents]
Referring now to FIG. 3, the acoustic wave along the longitudinal axis of the housing 114
A cross-sectional side view taken through the guide channel 130 is shown. First end 11
From adjacent to 8, the sound guide channel 130 has a larger cross-sectional area
Has a larger section 190 and a smaller cross-sectional area to indicate
And a smaller portion 194 to indicate the portion. Of each part
The cross section is shown in FIGS. 4A and 4B. Typically, the acoustic guidance channel 130
Has the same length as its entire length. Therefore, the preferred embodiment
Now, the acoustic wave guide along a larger portion 190 adjacent the first end 118
The flannel 130 has, for example, a width of 0.375 inch (inch) and a height of 1.1 inch (inch).
Gives a cross-sectional area of 0.413 square inches. Then the channel
130 is a 0.375 inch square through smaller section 194
Cross section area that is beveled to have a shaped cross section and 0.141 square inches
Is given. In this embodiment, a smaller portion 194 of the acoustic
Is typically about 6.75 inches long, whereas the sonic guiding channel 13
The larger portion 190 of the zero is approximately 2 inches or less in length.
You.
The smaller elongate portion 194 of the sonic guiding channel 130 has a relatively high frequency.
(At least up to 6.3 Hz) at a constant
Enables developing normal wave patterns. This allows the test microphone
138 and 160 (FIG. 2) can be used in such a manner without the use of electrical replacements.
It can be tested at very high frequencies. The calibration device 110 complies with the ISO 1043 standard.
It can also be tested at the opposite extreme, 63 Hz. Obviously, sideways
The cross-sectional area can be changed to change the frequency that can be tested. However
However, the cross-sectional area of the larger portion 190 is between 0.3 and 1.0 inches.
And the cross-sectional area of the smaller portion 194 is less than 0.2 inches.
It is expected that
As described above, one embodiment of the sound intensity calibration device for the test microphone has been opened.
Indicated. The calibration device includes a pair of acoustic guidance channels formed in a housing.
This channel is acoustically isolated by an isolated test microphone.
To frequencies received that range from 63 Hz to at least 6.3 kHz
By allowing the user to arbitrarily select the phase difference and volume.
This allows the generation of many different acoustic conditions. The control panel 230
User to select various sound characteristics and make sure that the speakers function as intended.
Both to use a reference microphone to ensure that
.
Those skilled in the art will recognize the invention without departing from the scope and spirit of the invention.
Will acknowledge various changes that can be made. For example, if a speaker is required
Speakers to generate other volume and phase differences, such as pistons, etc.
It can be replaced by a number of sonic transmitters.
Those skilled in the art will recognize that the present invention is limited to the use of air as a medium for transmitting sound waves.
I will admit that it is not done. In response to the above discussion related to air,
The conducting channel can be filled with a liquid medium, such as water. In this case, whichever
Speaking more, instead of a conventional microphone, a hydrophone (hydrophone)
Can be monitored and adjusted to ensure that has been properly calibrated. As well
Means for generating a standing wave pattern in the liquid medium of the sound wave guiding channel
It becomes a sound wave generating means other than the speaker.
3. The sound wave transmitting means has at least two speakers, and each of the speakers
Before the car develops a standing wave pattern individually in each acoustic guidance channel.
The first and second acoustic wave guiding channels are respectively disposed adjacent to each other.
3. The sound intensity calibration device according to 2.
4. The housing means has a first end and a second end, and wherein
The step is located adjacent to the first end and the receiving means is located adjacent to the second end
The acoustic intensity calibrating device according to claim 1, wherein the acoustic intensity calibrating device is used.
5. Each of the sound guide channels is connected to the second end from a point adjacent to the first end.
Extending to a point adjacent the end, wherein the sound-guiding channel is
The area perpendicular to the longitudinal axis of the cross-section is the cross-sectional area adjacent to the second end.
5. A cross-sectional area adjacent the first end that is greater than the first end.
Sound intensity calibration device.
6. The cross-sectional area at the point of the first end is between about 0.3 square inches and 1 square
The sound intensity calibration device according to claim 5, having an area of up to inches.
7. The cross-sectional area at the point of the second end is less than about 0.2 square inches
The acoustic intensity calibration device according to claim 5, having an area.
8. The receiving means has a plurality of storage portions, and at least one of the storage portions is
A test microphone that is acoustically coupled to the acoustic guidance channel of the
To be disposed in the housing means adjacent to each of said sonic guiding channels.
The acoustic intensity calibration device according to claim 1, wherein
13. The control means receives a signal from the reference sound wave converter, and
A signal is sent to the sound wave transmitting means to adjust the parameters of the pattern,
13. The processor according to claim 12, comprising processor means for calibrating said sonic transducer by hand.
Sound intensity calibration device.
14. The speaker means has a plurality of speakers and at least one of the speakers.
A peaker is mounted adjacent each acoustic guidance channel and the control means
The stage selects the volume, phase, and frequency output from each of the speakers
14. The sound intensity calibration of claim 13, further comprising digital means for controlling.
apparatus.
15. 2. The sound of claim 1, wherein said sound transducer comprises a microphone.
Sound intensity calibration device.
16. 2. The sound of claim 1, wherein said sonic transducer comprises a hydrophone.
Sound intensity calibration device.
17. A method for calibrating two or more test acoustic transducers in a calibration device.
What
a) having at least two acoustically guided channels acoustically separated from each other
Providing a calibration device,
b) a test acoustic transducer is acoustically coupled to each acoustic guidance channel;
And the test sound wave in the calibration device so that it is separated from other test sound wave transducers.
Housing a transducer;
c) generating a predetermined standing wave pattern in the sound wave guiding channel;
And output a predetermined sound wave pattern to each sound wave guide channel.
Process and
d) In order to obtain readings representing the parameters of each standing wave pattern,
Monitoring the standing wave pattern of each acoustic wave guidance channel using the transducer;
e) responding to the received readings and the predetermined sound waves,
Calibrating;
Having a method.
18. Step a) comprises a reference sound transducer acoustically connected to each sound guiding channel
Wherein step c) is more particularly adjacent to said reference acoustic transducer.
Each acoustic wave guide to generate a standing wave pattern in the adjacent acoustic wave guide channel
Outputting a predetermined sound wave to the channels; and
The parameters of the standing wave pattern match the predetermined sound wave parameters.
Monitor the standing wave pattern using the reference sound transducer to ensure
18. The method of claim 17, comprising the steps of:
19. Step c) comprises variously different phases and sounds to produce phase and volume differences.
Outputs a predetermined amount of sound waves to each sound guide channel, and outputs a phase and volume.
18. Calibrating each sonic transducer independently in light of the difference of
The method described in.
20. A sound intensity calibration device for testing an acoustic wave monitoring device, wherein the sound intensity calibration device
The degree calibration device is
Sound wave transmitting means for developing a standing wave pattern;
A first sound wave guiding medium, wherein the sound wave transmitting means includes the first sound wave guiding medium;
Next to the sound wave transmitting means so that a standing wave pattern can be generated in the quality.
A first sonic derivative disposed in contact with;
A second sound wave guiding medium, wherein the sound wave transmitting means is the second sound wave guiding medium;
Next to the sound wave transmitting means so that a standing wave pattern can be generated in the quality.
A second sonic derivative disposed in contact with;
Monitoring a standing wave pattern generated in said first sonic derivative;
A first sonic transducer, disposed adjacent to the first sonic derivative,
Monitoring a standing wave pattern generated in said second sonic derivative;
A second sonic transducer, disposed adjacent to the second sonic derivative, such that:
A user outputs to the first and second sound wave guiding media by the sound wave transmitting means, respectively.
In order to be able to select the volume and the phase difference to be applied,
Control means for communicating;
A sound intensity calibration device comprising:
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(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
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,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,
SN,TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,S
Z,UG),UA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD
,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ
,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CZ,
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S,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK,LR
,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN,
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,UA,UG,UZ,VN────────────────────────────────────────────────── ───
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Z, UG), UA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD
, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ
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DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, HU, I
S, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LK, LR
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MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, S
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, UA, UG, UZ, VN